针对生物质能资源客观存在的不利现状及生物质能直燃发电技术面临的技术难题，生物质能直燃发电行业技术探索可主要从燃料加工技术优化、燃烧发电技术优化、智能控制水平提升等方向着手，最大程度规避资源能量密度低、有害元素含量多等特点，提升技术水平。
优化燃料加工技术
【资料图】
生物质能热电联产的规模化、高效化发展离不开生物质燃料的规范化、统一化生产。生物质原料收集后、燃烧前的预处理工作意义重大。生物质原料品种繁杂、能量密度低、水分大，不经处理直接燃烧，不利于锅炉、汽机等主设备稳定运转，不仅发电效率低，而且对设备损害极大。理想的生物质燃料应该具有低含水量、高能量密度、形状规则等特点。为解决上述问题，可重点探索水分即时检测技术、快速干燥技术、成分即时检测技术、适应性压缩成型技术和标准化生物质燃料生产技术。
其中，压缩成型对生物质资源化利用意义重大。燃煤发电的稳定性很大程度来源于燃料性质的稳定和较高的能量密度，生物质燃料燃烧的不稳定主要也是来源于燃料性质的多样性和较低的能量密度。基于此，可考虑在有效获取生物质燃料水分、元素含量等重要参数的基础上，将不同的生物质原料通过适应性加工，获取物理形状、含水量、元素成分等统一高品质生物质燃料。目前，压缩成型技术和设备已取得一定成果，应在此基础上结合具体锅炉类型、燃烧条件等进行针对性改进，进一步提高生物质燃料的利用价值，对提高能源利用率、保障生物质发电设备健康稳定有积极作用。
此外，结合即时检测与压缩成型技术，实现对不同生物质原料的统一加工，将不同成分、不同形状的生物质原料，加工成高能量密度、成分统一的生物质燃料，便于标准化生产的实现。目前，生物质能直燃发电过程通常只是将生物质原料进行简单破碎甚至不进行处理就送入锅炉燃烧，导致上给料设备运转不畅、燃烧过程不易控制、温度不稳定、锅炉腐蚀严重，给安全稳定生产带来较大风险。基于上述影响，可在标准化生物质燃料生产技术的标准化、规范化方面着手，将燃料识别、燃料制备等多个过程加以改进优化，探索生物质燃料相关关键技术并加以整合联动，提高直燃发电工艺的生产效率。
提升热电联产效率
生物质能直燃发电工艺热电转换效率在30%左右，生物质能热电联产工艺可将能源转化效率提高至60%~80%。生物质能直燃热电联产过程中如能做到燃料充分燃烧、热量与循环水充分换热，控制燃烧条件使燃烧稳定无污染，各级换热过程热量损失降到最低，各阶段优质高效统一，可将生物质能热电联产的优势充分发挥，有助于绿色低碳生产流程的实现。
一是燃烧过程即时优化与调节技术。为使燃烧过程稳定，实现稳定的热量供应，同时避免氯元素造成的腐蚀，可在燃料元素成分、含水量等参数及时获取的基础上，对燃烧控制系统进行反馈，进而即时调整炉内进风、进料情况，以实现燃料性质与燃烧条件的对应统一，达到燃料充分、稳定燃烧、灰渣易排出、热量集中等目的，提高锅炉燃烧效率，保障安全稳定生产。
二是传热过程技术优化。热电联产的电力生产过程和热量供应过程中，传热效率直接影响生产效率，需加强流体力学与传热学的理论分析，提高发电过程、供热过程的换热效率。同时基于生物质燃料碱金属及氯含量高的特性，进行燃烧优化，规避燃烧产物中碱性物质、飞灰等的生成，解决腐蚀与结焦的难题，保障锅炉等主要设备的热量传递效率。通过改进锅炉、管道几何形状与布置，更换高效换热工质，增加余热回收装置等方式，提高能量利用效率，实现燃烧、发电系统的长周期安全稳定运行。
三是超低排放与灰渣综合利用技术。可通过在燃烧前增加燃料预处理工序，燃烧中添加辅助物、控制燃烧条件，燃烧后高效捕集污染物等方式，实现生物质发电过程污染物的超低排放或者零排放。燃烧前预处理可通过生物质液化、气化等化学性质优化过程实现污染元素的提前剥离，燃烧中可通过特定条件下的催化反应或者避开污染物生成的温度区间避免污染物的产生，燃烧后可通过催化反应、吸附等手段实现污染物的收集处理。同时生物质发电会产生大量灰渣，探索低成本的灰渣综合利用技术，变废为宝，降低污染的同时创造价值，提升资源利用率。
智能化机械化改造生产过程
智能化与机械化是工业发展的必然选择，实现高度智能化和机械化可以极大地提升生产效率、降低运维成本、降低人员伤亡风险。
一是全流程动态检测与自动调控技术。要从燃料收加储运到燃烧、排放、发电、供热各环节，构建智能监控系统，实现对质量、能量输入输出的动态监控，对工艺流程中压力、温度、流量等参数的实时反馈，并根据设定参数与即时参数的差异分析处理得到优化方案，反馈至调节系统，立即进行调整优化，实现工艺流程的即时最优化配置，打造智能电厂。要统筹硬件、软件需求，提高数据获取能力和传输反馈效率，同时通过大数据手段实现解决方案的及时获取，从而实现生物质能直燃发电系统的整体智能化升级。
二是全流程机械化设备改造。通过生物质能直燃发电各关键环节和设备机械化的实现，可有效弥补生物质燃料性质差、燃烧调整困难等劣势，助力生物质能直燃发电规模化发展。生物质原料收集后可通过相应设备的机械化处理得到高质统一的生物质燃料，根据不同原料的形态成分、燃烧特性研究常温常压下的生物质燃料成型机理，以简易、高效为出发点制造秸秆打包、压缩成型的一体化设备，实现从农田直接获得成型燃料。上给料系统机械化改造可依据生物质燃料特点和即时参数，根据产品需求实现定时定量的燃料供应。生物质发电废料处理方面可配套灰渣清理、再利用的一体化设备，避免产生污染的同时实现副产品的高效生产。开发生物质能直燃发电系统特色的检修、巡检机器人，配备成像和基础检测功能，实现对高危场所的自动化巡视、参数检测。
（作者/单位：尤洋洋 国能生物发电集团有限公司）
